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Elektrisch betriebenes Gerät zur Körperpflege Die Erfindung bezieht
sich auf ein elektrisch betriebenes Gerät zur Körperpflege, insbesondere auf eine
elektrische Zahnbürste.
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Ein Hauptproblem, das bei der Herstellung elektrisch betriebener
Geräte zur Körperpflege gelöst werden muß, besteht darin, den Benutzer mit Sicherheit
vor elektrischen Schlägen zu bewahren. Eine derartige Gefahr ist bei Geräten zur
Körperpflege ganz besonders gegeben, weil diese Geräte im allgemeinen einerseits
intensiv mit der Haut des Benutzers in Berührung gebracht werden und weil andererseits
diese Geräte - vorzugsweise in feuchten Badezimmern und meistens unter Anwendung
von Wasser verwendet werden. Selbst, wenn derartige Geräte so wasserdicht wie möglich
hergestellt werden, ist doch die Gefahr nie auszuschließen, daß das Gehäuse und
insbesondere die Dichtungselemente, die gewöhnlich ein gegenüber dem Gehäuse bewegtes
Teil umschließen und daher ständig mechanisch beansprucht werden, entweder durch
unsachgemäße Behandlung des Geräts oder aber auch durch natürliche Abnutzung schadhaft
werden. Die dann in das Gerätinnere eindringende Feuchtigkeit stellt eine große
Gefahr für den Benutzer dar, da sich zwischen den Spannung führenden Teilen im Innem
des Geräts und der Gehäuseoberfläche, die der Benutzer berührt, ein elektrisch leitender
Flüssigkeitspfad ausbildet, durch den ein elektrischer Strom über den Benutzer zur
Erde abfließen kann.
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Die bislier bekanntgewordenen elektrisch betriebenen Geräte zur Körperpflege
erfüllen in der Regel selbstverständlich die Vorschriften einer sicheren Isolation,
solange diese Isolation unbeschädigt bleibt; sie bieten jedoch keine Gewähr für
die Sicherheit des Benutzers, wenn die Isolation schadhaft wird und Wasser in das
Gerät eindringt.
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Gegenstand der Erfindung war die Schaffung eines elektrischen Geräts
zur Körperpflege, insbesondere einer elektrischen Zahnbürste, die auch dann noch
den Benutzer mit Sicherheit vor elektrischen Schlägen schützt, wenn die dichtenden
und isolierenden Teile aus irgendeinem Grunde einmal schadhaft werden sollten und
daherWasser in das Gerät eindringenkann.
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Das Gerät nach der Erfindung ist durch eine derart bemessene Anordnung
und Toleranz der Bauelemente gekennzeichnet, daß bei Eindringen einer elektrisch
leitenden Flüssigkeit das Gerät der elektrische Widerstand des Flüssigkeitspfades,
der sich zwischen den Bauelementen ausbilden und mit den Spannung führenden Teilen
in Berührung kommen kann, hoch genug ist, um den Benutzer vor einem gefährlichen
Stromdurchgang zu schützen.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel,
nämlich an einer elektrisch betriebenen Zahnbürste, näher erläutert; es zeigt Fig.
1 einen Querschnitt durch den oberen Teil des Geräts, in dem sich die Steuerorgane
befinden, Fig. 2 einen Schnitt längs der LinieII-II nach Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt
längs der LinieIII-III nach Fig. 2 und Fig. 4 einen Schnitt längs der LinieIV-N
nach Fig, 1.
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Die auf F i g. 2 dargestellte Zahnbürste hat ein Gehäuse 10, das
in Form eines länglichen, handlichen Griffs ausgebildet ist und vorzugsweise aus
Kunststoff besteht. In diesem Gehäuse ist ein elektrischer Motor angeordnet, welcher
der Stange 11, auf die eine nicht dargestellte, auswechselbare Zahnbürste aufgesetzt
werden kann, eine oszillierende Bewegung erteilt. Der Ständer des Motors wird aus
einer nicht dargestellten Spule und aus zwei länglichen Ständerpolstücken 12 gebildet,
die einen Luftspalt begrenzen, in dem der aus einem Dauermagneten bestehende Läufer
13 hin- und herschwingen kann. Der Läufer 13 ist auf einer Welle 14 montiert, deren
äußeres freies Ende von der Stange 11 gebildet wird. Welle 14 ist in einem isolierenden
Einsatz
15 aus Kunststoff gelagert, der an den Ständerpolstücken 12 befestigt ist. Mit Hilfe
der Federn 16 und 17 wird die Welle 14 nach jeder, durch den oszillierenden Läufer
bewirkten Auslenkung wieder in eine mittlere Gleichgewichtslage zurückgeholt.
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Der Motor, der nach dem Prinzip eines bekannten Schwingankermotors
arbeitet, kann vorzugsweise direkt an ein Wechselstromnetz angeschlossen werden
und schwingt dann mit der Netzfrequenz.
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Zur Abdichtung der um ihre Längsachse schwingenden Stange 11 gegen
das Innere des Gehäuses 10 dient eine Dichtungskappe 18 aus elastisch verformbarem
Material; diese Kappe 18 ist einerseits an der Stange 11 und andererseits an einer
Auflagefläche des Einsatzes 15 befestigt, so daß eine reibende Berührung zwischen
der Dichtung und der Stange 11 vermieden wird. Vielmehr folgt die Dichtungskappe
18 der oszillierenden Stangenbewegung, indem sie sich verformt. Auf diese Weise
wird eine zuverlässige Dichtung erzielt, wobei durch Anordnung der Dichtungskappe
18 innerhalb des Gehäuses 10 zugleich ein Schutz der empfindlichen Dichtung gegenüber
einer mechanischen Beschädigung von außen erreicht wird.
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Die Steuereinrichtung zum elektrischen Ein- und Ausschalten der Zahnbürste
besteht aus zwei Druckknöpfen 19 und 20, die außen am vorderen Gehäuseteil an zwei
diametral gegenüberliegenden Stellen angeordnet sind, an denen der Benutzer gewöhnlich
das Gerät hält, aus einem Hebelteil 21, das zwischen diesen Druckknöpfen schwenkbar
in einer Ausnehmung des Einsatzes 15 ruht, aus einem Stift 22, der unter der Wirkung
des Hebels 21 in einer rohrförmigen Öffnung 23 des Einsatzes 15 verschiebbar ist,
und aus dem eigentlichen elektrischen Schalter, der in einer Ausnehmung 24 angeordnet
ist und einerseits aus einer unter der Wirkung des Stiftes 22 beweglichen Lamelle
25 und andererseits aus einem entsprechenden festen Kontakt 26 gebildet wird. Die
beiden Schalterkontakte sind durch nicht dargestellte elektrische Leitungen einerseits
mit einem Pol der Stromquelle (z. B. dem einen Kontakt des Netzsteckers) und andererseits
mit dem einen Ende der Ständerspule verbunden.
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Das Hebelteil 21 (Fig. 1) besteht aus einem Isoliermaterial und hat
die Form einer Scheibe, die abgerundete Kanten 21 und 21 b, einen trapezförmigen
Einschnitt 21 c, eine zentrale, längliche Öffnung 214 sowie auf der dem Motor zugewandten
Seite eine sich längs eines Teils des Randes 21 a erstreckende Ausnehmung 21e (Fig.
4) aufweist; die Abrundungen 21 a und 21b sind etwa dem Innendurchmesser des Gehäuses
angepaßt; der trapezförmige Einschnitt 21 c umfaßt einen abgerundeten Vorsprung
15 b des Einsatzes 15, auf dem das Hebelteil 21 abrollen kann, und durch die längliche
zentrale Öffnung 21d ragen mit Spiel die Welle 14 und die Feder 17 hindurch.
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Von der erwähnten Ausnehmung 21 e (F i g. 4) wird eine Fläche 21
f begrenzt, die zwei gewölbte Vertiefungen 21g und 21h unterschiedlicher Tiefe aufweist.
Diese Vertiefungen sind dazu bestimmt, den entsprechend geformten Kopf 22 a des
Stiftes 22 aufzunehmen. Je nachdem, ob sich das Hebelteil 21 in der auf den Fig.
1 und 4 mit vollen Linien dargestellten oder in der anderen, auf F i g. 1 gestrichelt
dargestellten Lage befindet, rastet der Kopf 22 a in die Vertiefung 21 g oder aber
in die andere Vertiefung 21h ein.
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Der Kontakt 25 (F i g. 3) wird aus einer leitenden kreisringförmigen
Lamelle gebildet, die den Bund 15c des Einsatzes 15 umgibt und an der Stelle 25a
auf einer kreisringförmigen, isolierenden Unterlage 27 befestigt ist, die ihrerseits
in einer Ausnehmung 24 des Einsatzes 15 angeordnet ist. Auf dieser Unterlage 27
ist der stationäre elektrische Kontakt 26 befestigt.
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Die Unterlage 27 wird in der Ausnehmung 24 von einem Verschlußteil
28, vorzugsweise aus Kunststoff, derart abgedeckt, daß der eigentliche elektrische,
aus den Kontakten 25 und 26 bestehende Schalter völlig in einem Hohlraum eingebettet
ist, dessen Verbindung nach außen lediglich durch die rohrförmige Öffnung 23 hergestellt
wird, in der sich der Stift 22 befindet.
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Der Stift 22 ist im Einsatz 15 wasserdicht mit Hilfe einer kraftschlüssig
zwischen dem Umfang der Stange 22 und der Innenwand der runden Ausnehmung 15d eingepaßten
Ringdichtung 29 montiert, wobei der Innendurchmesser der Ausnehmung 15d dem Durchmesser
des Kopfes 22a des Stiftes 22 entspricht.
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Wenn das Hebelteil 21 und der Stift 22 die auf den Figuren mit ausgezeichneten
Linien dargestellte Stellung einnehmen, befindet sich die Lamelle 25 im Abstand
vom Kontakt 26, und der Motor ist ausgeschaltet.
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Wenn dagegen das Hebelteil 21 durch Druck auf den Knopf 20 in diejenige
Stellung gebracht wird, die auf Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet ist,
dann wird der Stift 22 im Innern der rohrförmigen Öffnung 23 um eine Strecke nach
unten gedrückt, die ausreicht, um die Lamelle 25 so weit durchzubiegen, daß sie
den Kontakt 26 berührt; dadurch wird der Motor unter Spannung gesetzt. In dieser
Einschaltstellung wird der Stift 22 dadurch gehalten, daß sein Kopf 22 a in die
Vertiefung 21h auf der Unterseite des Hebelteils 21 einrastet.
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Um den Motor wieder auszuschalten, genügt es, einen Druck auf den
Knopf 19 auszuüben, wodurch Hebelteil 21 und Stift 22 wieder ihre Ausgangsstellung
einnehmen, d. h., der Kopf 22a des Stiftes 22 rastet wieder in die Vertiefung 21g
des Hebelteils 21 ein.
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Der Durchmesser der rohrförmigen Öffnung 23 sowie der Durchmesser
des Stiftes 22 werden nun derart gewählt, daß der Widerstand einer eventuell in
das Gerät eindringenden und durch die Öffnung 23 bis zu den Spannung führenden Kontakten
25 bzw.
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26 gelangenden Flüssigkeit hoher Leitfähigkeit so groß ist, daß der
Benutzer mit Sicherheit ungefährdet bleibt. Wenn auch selbstverständlich, wie beschrieben,
der Zugang zu den Spannung führenden Kontakten 25 bzw. 26 einerseits durch die Dichtung
29 und andererseits durch die Dichtungskappe 18 gegen Feuchtigkeit bzw. Flüssigkeit
von außen in doppelter Weise abgedichtet ist, wird durch die Konstruktion nach der
Erfindung auch im Falle einer Beschädigung der erwähnten Dichtungen und eines Eindringens
von Feuchtigkeit bzw. Wasser in den Zwischenraum die Gefahr, daß der Benutzer einen
elektrischen Schlag erhalten kann, mit Sicherheit verhindert.
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Bekanntlich wählt der elektrische Strom den Weg des geringsten elektrischen
Widerstandes, der bei üblichen elektrischen defekten Geräten, die mit Wasser in
Berührung kommen, durch den gegenüber den Isolierteilen sehr niedrigen elektrischen
Widerstand der Flüssigkeit sowie den Widerstand der im allgemeinen feuchten Haut
bzw. des Körpers, sofern
dieser nicht einwandfrei gegen die Erde
isoliert ist, gebildet wird. Je geringer dieser Widerstand ist, desto höher ist
der Strom, und desto gefährlicher sind die Folgen eines Stromdurchgangs durch den
Körper.
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Der elektrische Widerstand eines Flüssigkeitspfades, der sich in
der rohrförmigen Öffnung 23 bei defekten Dichtungen ausbilden könnte, läßt sich
auf Grund der einfachen geometrischen Dimension dieser Öffnung durch die bekannte
Formel R = e l/ s berechnen, wobei e den spezifischen Widerstand der Flüssigkeit,
I die Länge des Flüssigkeitspfades und s den Querschnitt des Flüssigkeitspfades
bedeuten. Vorzugsweise wird als minimal möglicher Wert des spezifischen Widerstandes
e der Wert einer wäßrigen Lösung von Zahnpasta zugrunde gelegt. Aus der Erfahrung
ist bekannt, welche maximalen Stromstärken notfalls für den Menschen noch ungefährlich
sind, so daß man für eine gegebene Betriebsspannung den erforderlichen minimalen
Widerstand R kennt und dementsprechend, für gegebenes Q, die Werte und s, d. h.
also die Dimensionen der rohrförmigen Öffnung 23, einfach berechnen kann.
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Im Falle der in den Figuren dargestellten Zahnbürste würde beispielsweise
bei Gegenwart von Flüssigkeit in der Öffnung 23 bei einer Spannung von 200 bzw.
100 Volt ein Leckstrom 5 bis 5,5 mA bzw.
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3 bis 4,5 mA gemessen; diese bei defekter Dichtung und unter ungünstigen
Umständen maximal möglichen Ströme sind für den Benutzer völllig ungefährlich und
erzeugen höchstens ein ganz leichtes Prickeln.
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Die Erfindung ist selbstverständlich weder auf das dargestellte und
beschriebene Gerät zur Körperpflege, noch auf die besondere Anordnung und Ausbildung
der mit den Betätigungselementen für den Schalter zusammenarbeitenden Gehäuseteile
beschränkt. Vielmehr lassen sich ganz allgemein in elektrischen Geräten zur Körperpflege,
beispielsweise in Massagegeräten, elektrischen Rasierapparaten oder Haartrocknern,
sowie auch in Haushaltsgeräten durch geeignete Toleranzen möglich, sich bei schadhaften
Dichtungen ausbildende Flüssigkeitspfade, dem Erfindungsgedanken gemäß, stets so
dimensionieren, daß der Widerstand dieses Flüssigkeitspfades unter den ungünstigsten
Umständen noch hoch genug ist, um den Benutzer vor elektrischen Schlägen zu schützen.
Dabei wird der ungünstige Leitfähigkeitswert einer für die Anwendung des Geräts
typischen Flüssigkeit bzw. Lösung experimentell ermittelt, und die zweckmäßigen
Toleranzen werden entweder, bei einfacher geometrischer Form dieser Toleranzen,
wie im Falle des Ausführungsbeispiels, rechnerisch, oder
aber in komplizierteren
Fällen an Hand eines Modells ebenfalls experimentell ermittelt.